JPS62242379A - 半導体レ−ザの光出力変調方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の要約 超格子構造を活性層に持つ半導体レーザにおいて、電流
注入領域の外側に電圧を印加できるように構成しておき
、出力光をＮＡの小さなレンズやファイバを通して光を
取り出すと、印加電圧のオン、オフで取り出し光強度を
変調できる。これによって、高速変調や、光磁気記録の
書込み、続出しの切替を高速化することが容易となる。

発明の背景 この発明は、たとえば光情報処理や、光通信等の光源に
用いる半導体レーザの出力変調方法に関する。

従来、光情報処理や光通信の信号源として半導体レーザ
を用いる際その信号の変調は注入電流を直接変調するこ
とにより行なっていた。しかしながらこのような従来の
方式では以下のような欠点があった。

（１）電流パルスのサージにより半導体レーザを破壊し
やすいこと （２）高速変調時、注入電流によりキャリア密度の変動
が激しく９発振波長がチャーピングを起こしやすいこと （３）電流変調の高速化は発光寿命によりその限界が規
定されてしまうこと （４）光磁気記録等で、書き込みと読み出しに用いると
出力が大きく異なるため直流バイアス電流を変動させる
必要があり、このために素子寿命が短くなる 発明の概要 この発明はこのような従来の問題点に着目してなされた
もので、活性層を超格子で構成する半導体レーザを直流
一定電流駆動し、超格子の屈折率の電界依存性を利用し
てレーザ共振器の光閉じ込めを制御し、電圧変調により
光出力変調することにより、上記問題点を解決すること
を目的としている。

この発明は、多層超格子構造を活性層にもち。

横１次モードで発振する利得導波型半導体レーザの成長
層側の両側に電圧印加用電極を設けておき、開口径の小
さな光学部品を通して発振レーザ光を取出すようにし、
」１記電極への電圧の印加の調整によって出力光の強度
変調を行なうことを特徴とする。

この発明では、超格子の屈折率の電界依存性を利用し２
発振部分の水平横両側に電圧を印加してその部分の屈折
率を低下させることにより、屈折率導波型横基本モード
発振レーザとしている。このときには発振レーザ光の強
度は中央部で最も高くなる。電圧無印加時にはこの半導
体レーザは利得導波型となり、中央部で光強度が弱くな
る。したがって、これらの光を小さな開口径のレンズや
光ファイバで取り出せば、一定の直流電流駆動で、電圧
印加時にはとり出し光強度大、電圧無印加時にはとり出
し光強度小となり、電圧変調による光出力変調が達成で
きる。

この半導体レーザの駆動電流は一定に保たれているから
、上述した諸問題がすべて解決される。

実施例の説明 第１図にこの発明の実施例である半導体レーザの構成の
概観図を、第２図にその共振器に垂直な断面模式図をそ
れぞれ示す。

これらの図において、１はｎ−ＧａＡｓ基板。

２はｎ−ＡＪＧａＡｓクラッド層、３はｘ　　　１−Ｘ Ａｊ！　　Ｇａ　　　ＡｓとＡｊｊ　　Ｇａ　　　Ａｓ
の多層ｙｌ　　　１−ｙｌ　　　　　ｙ２　　　＋−ｙ
２超格子構造の活性層、４はｐ　−Ａ　Ｉ！Ｇ　ａ　１
−ｚＡｓクラッド層、６は共通電極、７はクラッド層４
の上において両側の位置に絶縁層５を介して設けられた
電圧印加用電極、８はクラッド層４」−の中央部に形成
された定電流注入用電極である。

中央の電極８から共通電極６に向って電流を注入すると
、この半導体レーザは利得導波型で発振する。電極８の
巾を１０μｍ程度にとると、１次の横モードで発振し、
その遠視野像は第３図（ａ）に示すように中央部の光強
度が弱くなる。

電極７と６との間に電圧を印加すると、電界強度分布に
したがって超格子構造の活性層３の屈折率が低下するた
め、電界が及ばないかまたは非常に弱い電極８の直下に
位置する活性層３中央部分（屈折重大）とその外側部分
（屈折重心）との間に屈折率差が生じ、屈折率導波機構
により中央の狭い領域に光を閉じ込めることが可能とな
り、横基本モードで発振する。この結果、電圧印加時に
は第３図（ｂ）に示すようにその遠視野像は中央部で光
強度が最大となる。

この半導体レーザの光を光情報処理や光通信に用いる開
口径（ＮＡ）の小さな（ＮＡ≦０．２）レンズで集光す
るか、または直接にＮＡの小さな光ファイバに導入する
と、出力光（導入された光）は電圧無印加時には弱く、
電圧印加時には強くなる。すなわち、電極８からの注入
電流量を変化させることなく、電極７への印加電圧を変
調するのみで光出力の強度変調が可能となる。

以上のような構成をとった結果、以下のような効果が得
られる。

（１）半導体レーザは直流定電流駆動であるため通常の
電流変調時に頻発する電流サージによる素子破壊が生じ
ない （２）素子を高速で変調する際、電流変調時に問題とな
るチャーピングが起らない （３）電流による変調に比べ、高速変調帯域が広くなる （４）光磁気記録等に用いる応用において、書き込み、
読み出し時にも注入電流を一定に保持でき、バイアス直
流電圧を変化させるのみで出力を変化させ得るため、素
子寿命が長くなる （５）光磁気記録等に用いる際１通常書き込み時にレー
ザを高出力動作させるが、そのとき素子に生じた熱が放
散するまで、読み出し用の低出力動作が不安定であると
いう問題が上記（４）と同一の理由でなくなる 上記実施例では、Ａｊ？ＧａＡｓ／ＧａＡｓ系のレーザ
を用いた例について述べたが、基板をＩｎＰにし、Ａｊ
ｊ　　Ｇａ　　　ＡｓをすべてＧａａν　　　　　ｌ−
ν Ｉｎ　　　Ａｓ　　Ｐ　　　におきかえたＧａ　Ｉ　ｎ
Ａｓ１−α　　β　１−β ′Ｐ／ＩｎＰや、他の■−ｖ族半導体レーザにもこの発
明は適用できる。また導電型もｐ、ｎをすべて反転して
もよい。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の実施例を示し、第１図
は斜視図、第２図は断面図である。 第３図は半導体レーザの出射光の強度分布を示すもので
、（ａ）は電圧を印加しないとき。 （ｂ）は電圧を印加したときの様子を示している。 ３・・・超格子構造活性層、　　　６・・・共通電極。 ７・・・電圧印加用電極。 ８・・・電流注入用電極。 以　　上 特許出願人　　立石電機株式会社 代　理　人　　　弁理士　牛　久　健　司（外１名） −山方向一　　　　　　　　　　　−巾方向　−一４３
６−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多層超格子構造を活性層にもち、横１次モードで発振す
   る利得導波型半導体レーザの成長層側の両側に電圧印加
   用電極を設けておき、開口径の小さな光学部品を通して
   発振レーザ光を取出すようにし、上記電極への電圧の印
   加の調整によって出力光の強度変調を行なうことを特徴
   とする、半導体レーザの光出力変調方法。